DE102008014615A1

DE102008014615A1 - Adaptiver deformierbarer Spiegel zur Kompensation von Fehlern einer Wellenfront

Info

Publication number: DE102008014615A1
Application number: DE102008014615A
Authority: DE
Inventors: Claudia Dipl.-Ing. Bruchmann; Erik Dr. Beckert; Thomas Dr. Peschel; Christoph Damm
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01
Also published as: WO2009115302A1; US20110222178A1; EP2269106B1; EP2269106A1; US8708508B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Realisierung eines adaptiven deformierbaren Spiegels zur Kompensation von Fehlern einer Wellenfront.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Realisierung eines adaptiven deformierbaren Spiegels zur Kompensation von Fehlern einer Wellenfront.
Adaptiv deformierbare Spiegel kommen in unterschiedlichen Bereichen der Optik zum Einsatz, so z. B. in terrestrischen oder außerterrestrischen Anwendungen, aber auch in Experimenten mit elektromagnetischer Strahlung mit hoher Leistung, wie sie von Hochleistungslasern und/oder Hochleistungslaserverfahren emittiert wird, oder in Experimenten mit tiefer oder extremer ultravioletter Strahlung.
Speziell für den Einsatz bei tiefer oder extremer ultravioletter Strahlung wurden diverse Ausführungsformen adaptiver Spiegel entwickelt. Die Grundidee besteht darin, dass eine Spiegelfläche mittels Akto ren derart deformiert wird, dass Fehler in einer einfallenden Wellenfront kompensiert werden können. Die Aktoren können einerseits senkrecht zur Spiegelschicht wirken, andererseits in Form von Schichten aufgebracht sein. Je nach Anwendungsbereich kann die Dicke der Spiegelschicht und/oder der Aktoren bzw. der aktiven Schicht über den Durchmesser des adaptiven Spiegels variieren. Durch die Variation der Dicke der aktiven Schicht können für die Verformung des Spiegelsubstrates in Abhängigkeit von der radialen Position unterschiedliche Kräfte eingestellt werden. Dabei erfolgt die Änderung der Schichtdicke kontinuierlich und stetig. Aufgrund der hohen Leistung der einfallenden Strahlung und deren Absorption kann es zu Verformungen der Spiegelschicht kommen. Eine Möglichkeit, solche unerwünschten Verformungen zu vermeiden, bietet ein adaptiver Spiegel, dessen Spiegelfassung, die aus demselben Material besteht, wie die Schicht, auf der die Spiegelfläche aufgebracht ist, als Wärmesenke fungiert und somit die Spiegelmembran kühlt. Des Weiteren wurden adaptive Spiegel vorgeschlagen, deren Krümmung variabel ist und die somit in verschiedenen Anwendungsgebieten einsetzbar sind.
Der bisherige Stand der Technik erfordert einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand, um die Aktoren bzw. die aktiven Schichten entsprechend mit der Spiegelfläche zu verbinden und/oder um die gewünschte Krümmung der Spiegelschicht dauerhaft herzustellen. Weiterhin kommt es aufgrund der großen Schichtdicke der Spiegelfläche zu thermischen Verformungen, die durch die hohe Leistung der einfallenden Strahlung hervorgerufen wird. Diese thermischen Verformungen müssen in herkömmlichen adaptiven Spiegeln dann zusätzlich zu den Fehlern in der Wellenfront mit Hilfe der Aktoren kompensiert werden, was die präzise Kompensation von Fehlern in der Wellenfront erschwert.
Ziel der Erfindung ist es somit, einen adaptiven Spiegel sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung zu stellen, das auf einfache Weise gefertigt werden kann und dessen Aufbau eine thermische Verformung durch hohe Leistung der einfallenden Strahlung nicht oder nur bedingt zulässt.
Die oben genannten Aufgaben werden durch den in Anspruch 1 angegebenen adaptiven Spiegel gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben. Die Herstellung des adaptiven Spiegels erfolgt erfindungsgemäß nach Anspruch 23 sowie in dessen vorteilhaften Ausführungsformen gemäß den zugehörigen abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße adaptive Spiegel besteht in seiner einfachsten Form aus einer dünnen Substratschicht, auf deren erster Oberfläche eine reflektive Schicht aufgebracht ist und deren zweite Oberfläche mit mindestens einem Aktor verbunden ist. Erfindungsgemäß weist die Substratschicht eine Dicke kleiner oder gleich 1000 μm auf. Eine solch geringe Dicke der Substratschicht ist notwendig, um thermische Verformungen durch die hohe Leistung der einfallenden Strahlung zu vermeiden bzw. wenigstens zu minimieren. Da die Wärmeausdehnung proportional zur Substratdicke ist, folgt aus der Bedingung, dass die Dicke der Substratschicht 1000 μm oder weniger beträgt, lediglich eine geringe thermische Verformung. Des Weiteren sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien für die reflektierende Schicht und die Substratschicht angepasst. Dennoch entstehende thermische Verformungen sind von derart geringem Ausmaß, dass sie leicht mittels der Aktoren kompensiert werden können.
Um thermische Verformungen weiter zu minimieren, ist eine Substratschicht, die eine Dicke in Abhängigkeit vom Substrat und dessen E-Modul aufweist, vorteilhaft. Beispielsweise beträgt die Dicke bei Al₂O₃ maximal 500 μm, bei LTCC maximal 400 μm und bei Silizium maximal 700 μm. Die Dicke der Substratschicht soll weiterhin größer oder gleich 50 μm, bevorzugt größer oder gleich 100 μm sein, um eine gewisse Stabilität der Schicht zu garantieren. Die Substratschicht und damit der gesamte adaptive Spiegel weist einen Durchmesser im Bereich 25 mm bis 150 mm, insbesondere jedoch im Bereich von 50 mm bis 100 mm bzw. 50 mm bis 70 mm auf. Die Maße des verwendeten adaptiven Spiegels richten sich nach der Art der Anwendung und des Substrats.
Als Materialien für die Substratschicht kommen bevorzugt keramische Materialien zum Einsatz. Vorzugsweise werden unterschiedliche Glaskeramiken verwendet, wie beispielsweise Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC), Aluminiumoxidkeramiken (Al₂O₃), Aluminiumnitridkeramiken (AlN), Zirkonoxid (ZrO₂), Cordieritwerkstoffe und darauf basierende Varianten mit niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, Titanium-Silikatglas, wie beispielsweise ULE und weitere Glaskeramiken mit sehr niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise Clearceram-Z der Firma Ohara, Zerodur der Firma Schott AG und/oder Astrosital. Hinsichtlich der Zusammensetzung von Clearceram-Z wird auf die US 5,591,682 verwiesen, und deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt übernommen. Unter Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken sind beispielsweise Grünfolien bestehend aus Al₂O₃ mit einem Glasanteil bis zu 50% und organischen Bindern, die aufeinander laminiert und anschließend gesintert sind, zu verstehen. Als Cordieritwerkstoffe kommen Low CTE Cordierite^TM in Frage. Darauf basierend können beispielsweise Magnesiumaluminiumsilikate mit der vereinfachten Näherung der Zusammensetzung von reinem keramischem Cordierit, das definierte Anteile an MgO, Al₂O₃ und SiO₂ enthält, verwendet werden. Die Anteile können beispielsweise zu 14% MgO, 35% Al₂O₃ und 51% SiO₂ aufgeteilt sein.
Weiterhin können Silizium und Glasmaterialien, wie Kieselglas und/oder polykristalliner Diamant, der beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung hergestellt sein kann, zum Einsatz kommen. Ebenso können DCB-Substrate (Direct Copper Bonded) als Substratschicht Verwendung finden. Dabei handelt es sich um Materialien, die bereits auf ihrer Vorder- sowie auf ihrer Rückseite metallisiert sind. So kann z. B. auf eine Aluminiumoxidkeramik und/oder eine Aluminiumnitridkeramik eine Kupferschicht gebondet sein. Solche Produkte können von der Firma Electrovac curamik GmbH bezogen werden. Die Metallisierung kann später als Spiegelschicht und/oder als Elektrode für die Aktoren dienen.
Vorzugsweise weist die reflektierende Schicht eine Dicke zwischen 10 μm und 200 μm auf. Bevorzugt liegt die Dicke jedoch zwischen 20 μm und 100 μm, insbesondere jedoch zwischen 40 μm und 60 μm. Um wiederum thermische Verformungen durch hohe Leistung der einfallenden Strahlung zu vermeiden, bietet sich auch im Fall der reflektierenden Schicht eine möglichst geringe Dicke an.
Als Materialien für die reflektierende Schicht bieten sich bevorzugt Metalle und/oder Halbmetalle, insbesondere Kupfer, Nickel, Nickelphosphor, Gold, Wolfram, Molybdän, Titan, Silizium und/oder deren Legierungen an. Je nach Materialwahl wird die reflektierende Schicht auf die Substratschicht galvanisch und/oder chemisch abgeschieden und/oder über Siebdruckprozesse aufgebracht. In Einzelfällen können reflektierende Schicht und Substratschicht aneinander gebondet sein, so beispielsweise wenn Silizium mit einer Niedertemperatur-Einbrand-Keramik verbunden wird (Black Silicon auf LTCC).
Vorzugsweise ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der reflektierenden Schicht, wenn diese beispielsweise metallische Materialien enthält, größer oder gleich groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrates. Enthält die reflektierende Schicht dagegen beispielsweise Silizium und die Substratschicht LLTC, so kann es dazu kommen, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der reflektierenden Schicht kleiner oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates ist oder die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Substrat und reflektierender Schicht und/oder aktorischer Schicht aneinander angepasst sind.
Vorzugsweise wird zur Kompensation von Fehlern in Wellenfronten nicht nur ein Aktor, sondern mehrere Aktoren verwendet. Diese Aktoren können übereinander und/oder nebeneinander, beispielsweise als mehrlagige Dickschicht oder als ein- oder mehrlagige Scheiben, angeordnet sein. Die Anzahl der übereinander liegenden Aktoren kann dabei über den Durchmesser des erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels variieren. Durch eine solche Anordnung der Aktoren kann die Spiegelfläche an verschiedenen Stellen unterschiedlich stark über einen unterschiedlichen Krafteintrag auf die Spiegelfläche deformiert werden, entsprechend der Fehler der einfallenden Wellenfront. Die einzelnen Aktoren können bevorzugt aus einer aktiven Schicht (Aktorschicht) aufgebaut sein, an deren Vorder- sowie Rückseite elektrisch leitfähige Schichten, die als Elektroden dienen, aufgebracht sind. Diese elektrisch leitfähigen Schichten sind dünn gegenüber der aktiven Schicht und weisen eine größere Wärmeausdehnung als diese auf. Die elektrisch leitfähigen Schichten werden mittels Siebdruck-, Klebe- oder Lötverfahren auf die aktive Schicht aufgebracht.
Als Materialien für die aktive Schicht der Aktoren kommen bevorzugt piezoelektrische Materialien zum Einsatz. Weiter können aber auch ferroelektrische Materialien, magnetostriktive Materialien und/oder elektrostriktive Materialien, aber auch Formgedächtnislegierungen und/oder andere geeignete Materialien verwendet werden.
Die elektrisch leitfähigen Schichten sollten vorzugsweise in Teilelektroden strukturiert sein, um entsprechend angesteuert werden zu können. Je nach Fehler der Wellenfront muss der adaptive Spiegel an unterschiedlichen Orten deformiert werden, so dass die einzelnen Aktoren bzw. einzelne Gebiete der aktiven Schicht über die Teilelektroden unabhängig voneinander angesteuert werden müssen.
Die Teilelektroden auf der jeweiligen aktiven Schicht können beliebig angeordnet sein. Vorteilhafterweise bietet sich eine wabenförmige oder aber eine tortenförmige Anordnung an. Auch eine regelmäßige Anordnung von quadratischen Teilelektroden wäre denkbar.
Die aktive Schicht weist bevorzugt eine Dicke zwi schen 50 μm und 300 μm, insbesondere eine Dicke zwischen 80 μm und 150 μm auf.
Die reflektierende Schicht ist vorzugsweise aus einer metallischen Startschicht, die vorzugsweise Gold, Kupfer, Nickel, Silber, Palladium, Titan und/oder Aluminium aufweist und auf die Substratschicht aufgesputtert ist, sowie einer galvanisch oder chemisch abgeschiedenen reflektierenden Schicht aufgebaut. Andererseits kann die reflektierende Schicht aber auch mit der Substratschicht gebondet sein oder über siebdruckprozesse aufgebracht werden.
Die reflektierende Schicht kann aus einem reflektiven Metallspiegel bestehen. Ebenso kann die reflektive Schicht aus einem reflektiven Metallspiegel mit einer zusätzlichen Multilayerschicht, die den Reflektionsgrad erhöht, bestehen. Eine weitere Variante sieht vor, dass die reflektierende Schicht aus einem reflektiven Metallspiegel mit einer zusätzlichen dielektrischen Schicht besteht, die den Reflektionsgrad erhöht und den Absorptionsgrad senkt.
Die auf die Substratschicht aufgebrachte reflektierende Schicht ist ihrerseits in optischer Qualität mittels Diamantbearbeitung strukturiert. Dabei wird die reflektierende Schicht einerseits für optische Anwendungen entsprechend glatt geschliffen, andererseits wird die reflektierende Schicht gegebenenfalls mit einer Krümmung versehen. Es können aber auch plane reflektierende Schichten zum Einsatz kommen.
Des Weiteren ist die reflektierende Schicht mit einer hochreflektierenden Schichtfolge beschichtet, um einen möglichst hohen Reflexionsgrad zu erhalten.
Die Fassungen der Spiegel bestehen vorzugsweise aus demselben Material wie die jeweilige Substratschicht und können strukturiert sein, um eine erhöhte Nachgiebigkeit und damit eine gesteigerte Auslenkung zu erreichen.
Zur Herstellung des adaptiven Spiegels wird auf eine erste Oberfläche der Substratschicht, deren Dicke erfindungsgemäß maximal 1000 μm beträgt, eine reflektierende Schicht, auf eine zweite Oberfläche der Substratschicht ein oder mehrere Aktoren aufgebracht.
Vor Aufbringen der reflektierenden Schicht wird vorzugsweise zunächst eine metallische Startschicht aufgesputtert. Auf der metallischen Startschicht wird eine reflektierende Schicht galvanisch oder chemisch abgeschieden. Zum Starten der Abscheidung der kann die Startschicht beispielsweise mit Palladium bekeimt werden oder das Abscheiden kann durch einen kurzen Stromstoß ausgelöst werden. Beim Abkühlen der abgeschiedenen Schicht von der Abscheidungstemperatur auf Raumtemperatur kommt es zu einer thermischen Verformung, die je nach thermischem Ausdehnungskoeffizienten von reflektierender Schicht und Substratschicht konkav oder konvex ausfallen kann. Da vorzugsweise der thermische Ausdehnungskoeffizient der reflektierenden Schicht größer als der der Substratschicht ist, kommt es bevorzugt zu einer konkaven Verformung. Die jeweilige Verformung wird mittels Diamantbearbeitung entsprechend der jeweiligen Anwendung plan oder mit Krümmung strukturiert.
Eine weitere Möglichkeit, die reflektierende Schicht auf die Substratschicht aufzubringen, besteht darin, dass beide Schichten durch Bonden miteinander verbunden werden. Dieses Vorgehen betrifft beispielsweise die Verbindung von LTCC als Substratschicht und Silizium als reflektierende Schicht. Alternativ kann als Substratschicht von vornherein eine DCB-Schicht verwendet werden.
Nach dem Aufbringen der reflektierenden Schicht auf die Substratschicht kann die reflektierende Schicht mittels Diamantbearbeitung in optischer Qualität strukturiert werden. Anschließend kann die reflektierende Schicht noch mit einer hochreflektiven Schichtfolge beschichtet werden.
Die hochreflektive Schichtfolge enthält vorzugsweise dielektrische Materialien. Der oder die Aktoren werden bevorzugt mit Hilfe von Siebdruckverfahren, Klebeverfahren und/oder Lötverfahren aufgebracht.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer adaptiver Spiegel und Anordnungen gegeben. Es zeigt:
1 einen Grundaufbau eines erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels,
2 einen Aufbau einer Ausführung eines erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels, und
3 eine Draufsicht auf einen adaptiven Spiegel mit verschiedenen Ansteuerungsmethoden über unterschiedlich angeordnete Teilelektroden.
1 zeigt den Querschnitt durch einen adaptiven Spiegel, wie er in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist. Dabei bezeichnen hier wie in den folgenden Figuren gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
Der adaptive Spiegel ist aus einer maximal 1000 μm dicken Substratschicht 1 aufgebaut, auf deren erster Oberfläche 2 eine reflektierende Schicht 4 und auf deren zweiter Oberfläche 3 mindestens ein Aktor 5 aufgebracht ist. An den Rändern der Substratschicht 1 auf ihrer ersten Oberfläche 2 ist eine Halterung 6 angebracht, die für LTCC dasselbe Material wie die Substratschicht aufweist. Bei anderen Substratmaterialien können auch vom Substratmaterial verschiedene Materialien für die Halterung eingesetzt werden.
2 zeigt wiederum einen Querschnitt durch einen adaptiven Spiegel, der jedoch einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht. Wieder ist der adaptive Spiegel aus einer Substratschicht 1 aus LTCC, einer reflektierenden Schicht 4 und mindestens einem Aktor 5 aufgebaut. Der Aktor ist hier aus einer aktiven Schicht 7 aus einem piezoelektrischen Material aufgebaut, die sich zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten befindet, nämlich einer Deckelektrode 8 und einer Grundelektrode 9, die sich zwischen der aktiven Schicht 7 und der Substratschicht 1 befindet. Die Deckelektrode 8 und/oder die aktive Schicht 7 kann entsprechend 3 strukturiert sein.
Die reflektierende Schicht 4 ist auch aus zwei Komponenten aufgebaut, nämlich einer aufgesputterten metallischen Startschicht 10 und einer galvanisch oder chemisch abgeschiedenen Metallschicht 11. Die reflektierende Schicht 4 kann weiterhin mit einer hochreflektiven Schichtfolge aus vorzugsweise dielektrischen Materialien beschichtet sein.
3A zeigt eine Draufsicht auf einen adaptiven Spiegel. Kreisförmig erkennt man die Substratschicht 1. Darüber befindet sich eine Grundelektrode 9, über welcher sich eine aktive Schicht 7 aus piezoelektri schem Material, die wabenförmig strukturiert ist, befindet. Diese wabenförmigen aktiven Schichtteile 7 können über Kontakte 13 angesteuert werden. Da zur präzisen Ansteuerung jeder wabenförmige Teil der aktiven Schicht 7 einzeln angesteuert werden soll, ist jeder einzelne Kontakt 13 über Passivierungen 14 von den Teilen der aktiven Schicht 7 isoliert, die er nicht ansteuern soll. 3B unterscheidet sich von 3A dahingehend, dass die Deckelelektrode im Vergleich zu 3A in kleinere wabenförmige Teile strukturiert ist und die aktive Schicht nicht strukturiert ist. Auch 3D zeigt gegenüber den 3A und B nur den Unterschied, dass die aktive Schicht 7 nicht wabenförmig unterteilt ist, sondern tortenförmig.
In 3C erkennt man eine kreisförmige Substratschicht 1, über der wiederum die Grundelektrode 9 liegt. Darüber befindet sich eine unstrukturierte aktive Schicht 7 aus piezoelektrischem Material. Darüber liegt eine tortenförmig strukturierte Deckelektrode 8, die über Kontakte 13, die mit Passivierungen 14 versehen sind, angesteuert werden.
Im Folgenden soll noch die Herstellung einer außenstromlos abgeschiedenen Nickel-Phosphor-Schicht mit Phosphorgehalten über 10,5% auf metallisierten LTCC-Substraten erläutert werden. Die Dicke der Nickel-Phosphor-Schicht soll über 25 μm betragen, da dies für eine UP-Bearbeitung notwendig ist.
Als Substrat wird ein LTCC-Substrat mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Dicke von 150 μm. Die metallisierte Fläche soll eine Abmessung von 7 cm² haben. Die Startschicht, eine Metallisierung beispielsweise aus Gold, soll einen Durchmesser von 30 mm besitzen.
Als Elektrolyt für die außenstromlose Abscheidung ei ner Nickel-Phosphor-Legierung wurde Hessonic HP-6 der Dr. Hesse GmbH & CIE KG ausgewählt.
Zunächst wird 1 l des Elektrolyten Hessonic HP-6 nach Vorschrift angesetzt und auf 90°C aufgeheizt. Danach wird der Nickelgehalt auf 5,4 g/l und der pH-Wert auf 5,1 eingestellt. Anschließend wird das LTCC-Substrat in eine dafür vorgesehene PMMA-Halterung eingebaut und anschließend mit Isopropanol entfettet. Und mit deionisiertem Wasser gespült. Um die metallisierte Fläche zu aktivieren wird diese für 2 Minuten in 30%-ige Salpetersäure getaucht und danach wieder mit deionisiertem Wasser gespült.
So vorbehandelt wird das gehalterte Substrat so in den aufgeheizten Elektrolyten gehängt, dass die zu beschichtende Fläche schräg nach unten zeigt. Die Reaktion wird mit Hilfe eines Eisenstabs gestartet. Für die Badbewegung sorgt ein Magnetstabrührer mit einer Drehzahl von 130 U/min. Eine Warenbewegung erfolgt nicht. Nach 2,5 Stunden wird das Substrat aus dem Elektrolyten genommen, langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und aus der Halterung ausgebaut. Die Schichtdicke beträgt 25 μm.
Die vorliegende Erfindung stellt also einen adaptiven Spiegel zur Verfügung, der zur Kompensation von Fehlern in Wellenfronten eingesetzt wird. Der erfindungsgemäße adaptive Spiegel ist vor allem für Anwendungen mit Hochleistungslasern und/oder Hochleistungsfaserlasern geeignet, da es aufgrund geringer Dicke lediglich zu geringen thermischen Verformungen kommen kann. Somit müssen die Aktoren im Wesentlichen nur die Fehler der Wellenfront an sich kompensieren und nicht die thermischen Verformungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5591682 [0009]

Claims

Adaptiver Spiegel mit einer Substratschicht, auf deren erster Oberfläche eine reflektierende Schicht und auf deren zweiter Oberfläche mindestens ein Aktor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht eine Dicke kleiner oder gleich 1000 μm aufweist.
Adaptiver Spiegel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht in Abhängigkeit vom Substratmaterial eine Dicke von 100 μm bis 500 μm bei Al₂O₃, von 90 μm bis 400 μm bei LTCC oder von 300 μm bis 800 μm bei Silizium aufweist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Durchmesser größer als 25 mm, insbesondere größer als 50 mm, ist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Durchmesser kleiner als 150 mm, insbesondere kleiner als 100 mm, ist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht keramische Materialien, insbesondere Glaskeramiken wie LTCC-Keramiken, Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃), Aluminiumnitridkeramik (AlN), Grünfolien aus Al₂O₃-Pulver und organischen Bindern, Zirkonoxid (ZrO₂), Cordierit- Werkstoffe, Clearceram-Z, oder Astrosital, Titanium-Silikatglas und Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramiken, und/oder Silizium- und Glasmaterialien wie Kieselglas, und/oder polykristallinen Diamant enthält oder aus einem oder mehreren dieser Materialien besteht.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht eine Dicke zwischen 10 μm und 200 μm aufweist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht eine Dicke zwischen 20 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 40 μm und 60 μm, aufweist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht eine Schicht aus metallischen Materialien, insbesondere Kupfer, Nickel, Nickelphosphor, Gold, Silber, Wolfram, Molybdän, Titan, Silizium und/oder deren Legierungen, aufweist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der reflektierenden metallischen Schicht größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Substratschicht.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Aktoren nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der übereinander liegenden Aktoren über den Durchmesser des adaptiven Spiegels variieren kann.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelne Aktor derart aufgebaut ist, dass eine Aktorschicht zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnet ist, die dünn gegenüber der Aktorschicht sind.
Adaptiver Spiegel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorschicht ein piezoelektrisches Material und/oder ein ferroelektrisches Material und/oder ein magnetostriktives Material und/oder ein elektrostriktives Material und/oder Formgedächtnislegierungen und/oder andere geeignete Materialien enthält oder aus einem oder mehreren dieser Materialien besteht.
Adaptiver Spiegel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schichten in Teilelektroden strukturiert sind.
Adaptiver Spiegel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelektroden wabenförmig angeordnet sind.
Adaptiver Spiegel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelektroden tortenförmig, quadratisch oder durch Kombination dieser geometrischen Formen angeordnet sind.
Adaptiver Spiegel nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzelne Aktorschicht eine Dicke zwischen 50 μm und 300 μm, insbesondere eine Dicke zwischen 80 μm und 150 μm aufweist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Substratschicht eine Startschicht aufgesputtert ist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die aufgesputterte Startschicht eine reflektierende Schicht galvanisch oder chemisch abgeschieden ist oder über Siebdruckprozesse aufgebracht ist.
Adaptiver Spiegel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanisch oder chemisch abgeschiedene oder über Siebdruckprozesse aufgebrachte reflektierende Schicht in optischer Qualität strukturiert ist.
Adaptiver Spiegel nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanisch oder chemisch abgeschiedene oder über Siebdruckprozesse aufgebrachte reflektierende Schicht mit einer hochreflektiven Schichtfolge beschichtet ist.
Adaptiver Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche plan oder mit einer Krümmung ausgeführt sein kann.
Verfahren zur Herstellung eines adaptiven Spiegels, wobei auf eine erste Seite einer Substratschicht eine reflektierende Schicht aufgebracht wird und auf eine zweite Seite dieser Substratschicht mindestens ein Aktor aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht eine Dicke kleiner oder gleich 1000 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein adaptiver Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 22 hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 und 24 dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Oberfläche der Substratschicht eine Startschicht aufgesputtert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass auf die aufgesputterte Startschicht eine reflektierende Schicht galvanisch oder chemisch abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratschicht und die reflektierende Schicht durch Bonden miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dass eine reflektierende Schicht über Siebdruckprozesse aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht nach dem Aufbringen auf die Substratschicht mittels Diamantbearbeitung in optischer Qualität strukturiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht mit einer hochreflektiven Schichtfolge, welche dielektrische Materialien beinhaltet oder daraus besteht, beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Aktoren mittels Siebdruckverfahren und/oder Klebeverfahren und/oder Lötverfahren aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schichten mittels Siebdruckverfahren und/oder Klebeverfahren und/oder Lötverfahren aufgebracht werden.